机械制造技术课程设计-拨叉加工工艺与铣厚度12左右端面夹具设计（全套图纸）.doc

拨叉加工工艺与铣12两端面夹具设计学院名称： 机械与汽车工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师姓名： 指导教师职称： 2018年7月前言课程设计是机械类专业重要的实践教学环节，设计需要结合大学四年所学的所有专业课知识，如机械设计工艺、机械设计装备、互换性与精度测量、机械基础还有机械制图等机械类重要的学科，不仅让学生把四年学习的知识运用到位，还让我们重新温故了一下所必须的专业知识，此次设计也锻炼了学生查找工具书的能力，让学生增长了许多有关专业的其他知识，对课堂所学知识进行互补，此外，本次设计还锻炼了学生利用软件作图的能力，这对今后的就业有一定的帮助。课程设计采用学生与老师互动的方式展开，每个老师负责带领几个学生进行设计，老师安排了答疑时间和地点，学生有什么疑问，可以按时去找指导老师解答，促进了老师与学生的沟通。此次课程设计，为学生更好的完成毕业设计，为学生更好的找到自己的缺陷打下了基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。全套图纸加153893706 编者 2018年7月目录第1章 课程设计11.1零件的分析11.1.1 零件的作用11.1.2 零件的工艺分析11.2工艺规程设计21.2.1确定毛坯制造形式21.2.2 基准的选择21.2.3 制定工艺路线21.2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定31.2.5 确定切削速度及基本工时51.3专用夹具设计101.3.1 问题的指出101.3.2 定位基准的选择101.3.3 定位误差分析101.3.4 切削力的计算和夹紧力分析101.3.5 导向元件的设计101.3.6 夹具设计及操作简要说明10参考文献21第 1 章 课程设计11零件的分析拨叉零件图见图1-1。图1-1 拨叉零件图1.1.1零件的作用题目所给的零件是拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件的20孔与操纵机构相连，50半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。1.1.2零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面：1镗小头孔20； 2铣大头半圆孔50及其端面；3车40圆柱两端面；4拨叉上表面；5钻、铰10、8孔；6. 铣8孔端面；1.2工艺规程设计1.2.1确定毛坯制造形式已知此拨叉零件的生产类型为小批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序集中；加工设备以通用设备为主，大量采用通用工装。零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为小批生产，故选择铸件毛坯。1.2.2基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择：按有关基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。现以零件的底面为主要的定位粗基准。精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.1mm；槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.08m，故以20孔为精基准。1.2.3制定工艺路线1.工件表面加工方法的选择本零件的加工面有平面、内孔等，材料为HT200，其加工方法选择如下：1）孔20:：公差等级为IT7IT8, 表面粗糙度为1.6m，采用粗镗半精镗精镗的加工方法。2）半圆孔50：公差等级为IT9IT10, 表面粗糙度为6.3m，采用粗镗半精镗的加工方法。3）圆柱40左右端面 ：公差等级为IT8IT9, 表面粗糙度为12.5m，采用粗车。4）R35左右端面：公差等级为IT7IT8, 表面粗糙度为6.3m，采用粗铣半精铣。5）工件上表面：公差等级IT8IT9，表面粗糙度为12.5m，采用粗铣的加工方法。6）8孔的端面： 公差等级IT8IT9，表面粗糙度为12.5m，采用粗铣的加工方法。7）10孔：公差等级IT7IT8，表面粗糙度为3.2m，采用钻铰的加工方法。8) 8：公差等级IT7IT8，表面粗糙度为3.2m，采用钻铰的加工方法。2.制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用通用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案：工序10：将的20的粗镗至18.2mm；半精镗至19.8；精镗至20。工序20：将40左端面粗车5.15mm；右端面粗车5.15mm。工序30：将R35的左右端面粗铣至12mm。工序40：将8的端面粗铣4mm。工序50：粗铣上表面6.8mm。工序60：粗镗50至49.2；半精镗至50。工序70：钻10的孔至9.8。工序80：钻8的孔至7.8。工序90：铰10的孔至10。工序100：铰8的孔至8。1.2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定拨叉毛坯图见图1-2。图1-2 拨叉毛坯图“拨叉”；零件材料为HT200，硬度190210HB，毛皮重量1.12kg，生产类型小批量，铸造毛坯。据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 求最大轮廓尺寸根据零件图计算轮廓尺寸，高102mm，长44mm，宽70mm，最大轮廓尺寸为102mm。2. 选取公差等级CT查机械制造工艺学与机床夹具设计学习指导及习题表4-28，生产类型按成批，铸造方法按金属性铸造，铸件材料按灰铸铁，得公差等级CT范围79级，取8级。3. 求铸件尺寸公差根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT，查机械制造工艺学与机床夹具设计学习指导及习题表4-29，得铸件尺寸公差数值为1.6mm。4求机械加工余量等级查机械制造工艺学与机床夹具设计学习指导及习题表4-26，生产类型按成批，铸造方法按金属性铸造，铸件材料按灰铸铁，得机械加工余量等级为F。5求RMA（要求的机械加工余量）对所有加工表面取同一数值查机械制造工艺学与机床夹具设计学习指导及习题表4-27，最大轮廓尺寸为102mm，机械加工余量等级为F级，得RMA数值为1mm6求毛坯基本尺寸1）拨叉两端面属双侧加工，即R=F+2RMA+=12+22.5+=14.8mm。2）20孔属内腔加工，即R=F-2RMA-=20-22.5-=14.2mm。3）50孔属内腔加工，即R=F-2RMA-=50-22.5-=43.2mm。4）40左右端面加工，即R=F+RMA+=34+42.5+=44.3mm。5) 8端面加工，即，R=F+RMA+=24+22.5+=28.4mm。6)上表面加工，即R=F+RMA+=78+22.5+=81.4mm。1.2.5确定切削速度及基本工时工序10：镗孔至20mm1）加工条件工件材料：HT200，铸造。加工要求：孔镗至20mm机床：普车CA6140刀具：硬质合金焊接式镗刀2）计算切削速度查机械加工工艺手册第二版表3.4-26，得：切屑速度：v=20进给量：f=0.3切屑深度a=1mm主轴转速n=450工序20：粗车20mm左右端面1）加工条件工件材料：HT200，铸造。加工要求：加工至34mm机床：普车CA6140刀具：硬质合金焊接式端面车刀2）计算切削速度查机械加工工艺手册第二版表3.4-40，得：切屑速度：v=30进给量：f=0.5切屑深度a=2.575mm主轴转速n=450工序30：铣R35端面1）加工条件工件材料：HT200，铸造。加工要求：铣至12mm机床：卧式升降台铣床X6130A刀具：高速钢错齿三面刃铣刀I型2）计算切削速度查机械加工工艺手册第二版表1.2-33，得：切屑速度：v=31进给量：f=2.4切屑深度a=1.4mm主轴转速n=310工序40：粗铣8端面1）加工条件工件材料：HT200，铸造。加工要求：铣去4mm机床：卧式升降台铣床X6130A2）计算切削速度查机械加工工艺手册第二版表2.1-89，得：切屑速度：v=22进给量：f=1.6切屑深度a=2mm主轴转速n=219工序50：粗铣上面1）加工条件工件材料：HT200，铸造。加工要求：至20轴线78mm机床：卧式升降台铣床X6130A刀具：圆柱形铣刀2）计算切削速度查机械加工工艺手册第二版表2.1-87，得：铣刀直径为100，齿数为12切屑速度：v=18进给量：f=0.96切屑深度a=3.4mm主轴转速n=115工序60：镗孔501）加工条件工件材料：HT200，铸造。加工要求：粗精镗50，半精镗50机床：卧式镗床TA617刀具：可转位式双刃镗刀2）计算切削速度查机械加工工艺手册第二版表2.1-87，得：切屑速度：v=30进给量：f=0.8切屑深度a=1.5mm主轴转速n=320切屑速度：v=30进给量：f=0.3切屑深度a=0.4mm主轴转速n=212工序70：钻10孔1）加工条件工件材料：HT200，铸造。加工要求：钻10孔机床：立式钻床Z5125A刀具：整体硬质合金直柄麻花钻2）计算切削速度查机械加工工艺手册第二版表2.1-87，得：切屑速度：v=40进给量：f=0.3切屑深度a=4.9mm主轴转速n=1299工序80：钻8孔1）加工条件工件材料：HT200，铸造。加工要求：钻8孔机床：立式钻床Z5125A刀具：整体硬质合金直柄麻花钻2）计算切削速度查机械加工工艺手册第二版表2.1-89，得：切屑速度：v=40进给量：f=0.3切屑深度a=3.9mm主轴转速n=1633工序90：铰10孔1）加工条件工件材料：HT200，铸造。加工要求：铰10孔手动刀具：手用铰刀工序100：铰孔81）加工条件工件材料：HT200，铸造。加工要求：铰孔8手动刀具：手用铰刀1.3专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定设计：粗铣厚道12左右两端面的夹具。1.3.1 问题的提出 本夹具主要用于粗铣厚度12左右两端面，表面粗糙度Ra6.3，精度要求不高，故设计夹具时主要考虑如何提高生产效率 。1.3.2 定位基准的选择选择已加工好的40右端面和20孔及工件一侧来定位，所以相应的夹具上的定位元件应是心轴和A型固定式定位销。因此进行定位元件的设计主要是对心轴和A型固定式定位销，夹紧则是由在心轴的螺杆上用带肩螺母来完成。1、 40右端面心轴相配合，限制三个自由度，即X轴移动、Y轴转动和Z轴转动。2、 20孔与心轴相配合，限制两个自由度，即Y轴移动和Z轴移动。3、 工件一侧与A型固定式定位销相配合，限制一个自由度，即X轴转动。 工件六个自由度被完全限制，属于完全定位，故设计合理。1.3.3 定位误差分析1、 基准位移误差由于定位副的制造误差或定位副配合同间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用表示。工件以40右端面和20孔及工件一侧来定位，粗铣R35左右两端面，如果工件内孔直径与轴外圆直径做成完全一致，做无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位置重合，则不存在因定位引起的误差。但实际上，轴和工件内孔都有制造误差，于是工件套在轴上必然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不重合，导致这批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基准变动误差，其变动量即为最大配合间隙。按下式计算 式中 基准位移误差，mm 孔的最大直径，mm 轴的最小直径，mm =0.0205mm2、 基准不重合误差 加工尺寸h的基准是外圆柱面的母线上，但定位基准是工件圆柱孔中心线。这种由于工序基准与定位基准不重合导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差，用表示。基准不重合误差为= 式中 基准不重合误差，mm 工件的最大外圆面积直径公差，mm =1.3.4 切削力的计算与夹紧力分析查表4得切削力计算公式：式中，f=1mm/r,查表得=736MPa, 即=1547N所需夹紧力，查表5得，安全系数K=式中为各种因素的安全系数，查表得：K=1.872，当计算K2.5时，取K=2.5孔轴部分由M8螺母锁紧，查表得夹紧力为12360N=30900N由上计算得，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。1.3.5导向元件的设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。根据GB220780定向键结构如图所示：图 5 夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如下：表 5 定向键数据表 BLHhDd1夹具体槽形尺寸 公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D18-0.013-0.03325124126.618+0.0774对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。对刀块选用圆形对刀块，其结构如下图所示：圆形对刀块的规格及主要尺寸：塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 图 3.5 平塞尺图塞尺尺寸为：表 3.2 平塞尺尺寸表公称尺寸H允差dC2-0.0140.51.3.6夹具设计及操作简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择在心轴的螺杆上用带肩螺母进行夹紧工件。本工序为铣削余量小，铣削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。